Definitionen av Large Hadron Collider är följande: LHC är en accelerator av laddade partiklar, och den skapades i syfte att accelerera tunga joner och protoner av bly, och studera de processer som sker när de kolliderar. Men varför är detta nödvändigt? Utgör detta någon fara? I den här artikeln kommer vi att svara på dessa frågor och försöka förstå varför Large Hadron Collider behövs.

Vad är BAK

Large Hadron Collider är en enorm ringformad tunnel. Det ser ut som ett stort rör som sprider partiklar. LHC ligger under Schweiz och Frankrikes territorium, på ett djup av 100 meter. Forskare från hela världen deltog i dess skapelse.

Syftet med dess konstruktion:

• Hitta Higgs boson. Detta är mekanismen som ger partiklar massa.
• Studie av kvarkar - dessa är grundläggande partiklar som är en del av hadroner. Det är därför kolliderarens namn är "hadron".

Många tror att LHC är den enda acceleratorn i världen. Men detta är långt ifrån sant. Sedan 50-talet av 1900-talet har dussintals liknande kolliderar byggts runt om i världen. Men Large Hadron Collider anses vara den största strukturen, dess längd är 25,5 km. Dessutom ingår ytterligare en accelerator, mindre i storlek.

Media om LHC

Ända sedan kollideraren skapades har ett stort antal artiklar dykt upp i media om farorna och de höga kostnaderna för gaspedalen. Majoriteten av människor tror att pengarna är bortkastade, de kan inte förstå varför de ska lägga så mycket pengar och ansträngning på att leta efter någon partikel.

• Large Hadron Collider är inte det dyraste vetenskapliga projektet i historien.
• Huvudmålet med detta arbete är Higgs-bosonen, för upptäckten av vilken drönarkollideren skapades. Resultaten av denna upptäckt kommer att ge mänskligheten många revolutionerande teknologier. Uppfinningen av mobiltelefonen hälsades trots allt negativt en gång i tiden.

Tankens funktionsprincip

Låt oss titta på hur arbetet med en hadronkolliderare ser ut. Den kolliderar med partikelstrålar i höga hastigheter och övervakar sedan deras efterföljande interaktioner och beteende. Som regel accelereras först en stråle av partiklar på hjälpringen, och efter det skickas den till huvudringen.

Inuti kollideren hålls partiklar på plats av många starka magneter. Eftersom kollisionen av partiklar sker på en bråkdel av en sekund, registreras deras rörelse av högprecisionsinstrument.

Organisationen som driver kollideren är CERN. Det var hon som den 4 juli 2012, efter enorma ekonomiska investeringar och arbete, officiellt meddelade att Higgs-bosonen hade hittats.

Varför behövs LHC?

Nu är det nödvändigt att förstå vad LHC ger till vanliga människor och varför hadronkollideren behövs.

Upptäckter relaterade till Higgs-bosonen och studiet av kvarkar kan så småningom leda till en ny våg av vetenskapliga och tekniska framsteg.

• Grovt sett är massa energi i vila, vilket innebär att det i framtiden är möjligt att omvandla materia till energi. Och därför kommer det inte att finnas några problem med energi och möjligheten till interstellär resa kommer att dyka upp.
• I framtiden kommer studiet av kvantgravitationen att göra det möjligt att kontrollera gravitationen.
• Detta gör det möjligt att studera M-teorin mer i detalj, som hävdar att universum innehåller 11 dimensioner. Denna studie kommer att tillåta oss att bättre förstå universums struktur.

Om den långsökta faran med hadronkollideren

Som regel är folk rädda för allt nytt. Hadron Collider väcker också deras oro. Dess fara är långsökt och underblåses i media av människor som inte har en naturvetenskaplig utbildning.

• Hadroner kolliderar i LHC, inte bosoner, som vissa journalister skriver, och skrämmer folk.
• Sådana enheter har fungerat i många decennier och skadar inte, men gynnar vetenskapen.
• Idén om högenergiprotonkollisioner som kan producera svarta hål vederläggs av kvantteorin om gravitation.
• Endast en stjärna 3 gånger solens massa kan kollapsa till ett svart hål. Eftersom det inte finns några sådana massor i solsystemet finns det ingenstans för ett svart hål att uppstå.
• På grund av det djup på vilket kollideren är belägen under jord, utgör dess strålning ingen fara.

Vi lärde oss vad LHC är och vad hadronkollideren är till för, och vi insåg att vi inte borde vara rädda för det, utan snarare vänta på upptäckter som lovar oss stora tekniska framsteg.

Karta med platsen för Collider markerad på den

För att ytterligare förena grundläggande interaktioner i en teori används olika tillvägagångssätt: strängteori, som utvecklades i M-teorin (branteorin), supergravitationsteori, loop-kvantgravitation, etc. Vissa av dem har interna problem, och ingen av dem har experimentell bekräftelse. Problemet är att för att utföra motsvarande experiment behövs energier som är ouppnåeliga med moderna laddade partikelacceleratorer.

LHC kommer att tillåta experiment som tidigare var omöjliga att genomföra och kommer sannolikt att bekräfta eller motbevisa några av dessa teorier. Det finns alltså en hel rad fysikaliska teorier med dimensioner större än fyra som antar existensen av "supersymmetri" - till exempel strängteori, som ibland kallas supersträngteori just för att den utan supersymmetri förlorar sin fysiska betydelse. Bekräftelse av existensen av supersymmetri blir alltså en indirekt bekräftelse på sanningen i dessa teorier.

Studie av toppkvarkar

Byggnadshistoria

27 km underjordisk tunnel designad för att inrymma LHC-acceleratorn

Idén till projektet Large Hadron Collider föddes 1984 och godkändes officiellt tio år senare. Dess konstruktion började 2001, efter färdigställandet av den tidigare acceleratorn, Large Electron-Positron Collider.

Acceleratorn är tänkt att kollidera protoner med en total energi på 14 TeV (det vill säga 14 teraelektronvolt eller 14 10 12 elektronvolt) i systemet med masscentrum för de infallande partiklarna, såväl som blykärnor med en energi på 5,5 GeV (5,5 10 9 elektronvolt) för varje ett par kolliderande nukleoner. Därmed kommer LHC att bli den partikelaccelerator som har högst energi i världen, en storleksordning högre i energi än sina närmaste konkurrenter - Tevatron-proton-antiprotonkollideren, som för närvarande är i drift vid National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi (USA), och den relativistiska tunga jonkollideraren RHIC, verksamma vid Brookhaven Laboratory (USA).

Acceleratorn är placerad i samma tunnel som tidigare ockuperades av Large Electron-Positron Collider. Tunneln med en omkrets på 26,7 km läggs på ett djup av cirka hundra meter under jorden i Frankrike och Schweiz. För att innehålla och korrigera protonstrålar används 1624 supraledande magneter, vars totala längd överstiger 22 km. Den sista av dem installerades i tunneln den 27 november 2006. Magneterna kommer att fungera vid 1,9 K (−271 °C). Konstruktionen av en speciell kryogen linje för kylmagneter slutfördes den 19 november 2006.

Tester

Specifikationer

Processen att accelerera partiklar i en kolliderare

Hastigheten för partiklar i LHC på kolliderande strålar är nära ljusets hastighet i vakuum. Accelerationen av partiklar till så höga hastigheter uppnås i flera steg. I det första steget injicerar linjäracceleratorerna Linac 2 och Linac 3 med låg energi protoner och blyjoner för ytterligare acceleration. Partiklarna kommer sedan in i PS-boostern och sedan in i själva PS-en (protonsynkrotron), och får en energi på 28 GeV. Efter detta fortsätter partikelaccelerationen i SPS (Super Synchrotron Proton Synchrotron), där partikelenergin når 450 GeV. Strålen riktas sedan in i huvudringen på 26,7 kilometer och detektorer registrerar händelserna som inträffar vid kollisionspunkterna.

Energiförbrukning

Under drift av kollideren kommer den beräknade energiförbrukningen att vara 180 MW. Beräknad energiförbrukning för hela kantonen Genève. CERN själv producerar inte ström, har bara reservdieselgeneratorer.

Distribuerad databehandling

För att hantera, lagra och bearbeta data som kommer från LHC-acceleratorn och detektorer, skapas ett distribuerat datornätverk LCG. L HC C datoranvändning G BEFRIA ), med hjälp av rutnätsteknik. För vissa datoruppgifter kommer det distribuerade datorprojektet LHC@home att användas.

Okontrollerade fysiska processer

Vissa experter och medlemmar av allmänheten har uttryckt oro för att det finns en icke-noll sannolikhet att experiment som utförs vid kollideren kommer att gå utom kontroll och utveckla en kedjereaktion som, under vissa förhållanden, teoretiskt sett skulle kunna förstöra hela planeten. Synpunkten för anhängare av katastrofala scenarier i samband med driften av LHC presenteras på en separat webbplats. På grund av liknande känslor dechiffreras LHC ibland som Sista Hadron Collider ( Sista Hadron Collider).

I detta avseende är det som oftast nämns den teoretiska möjligheten för uppkomsten av mikroskopiska svarta hål i kollideren, såväl som den teoretiska möjligheten för bildandet av klumpar av antimateria och magnetiska monopoler med en efterföljande kedjereaktion av fångst av omgivande materia.

Dessa teoretiska möjligheter övervägdes av en särskild grupp av CERN, som utarbetade en motsvarande rapport där alla sådana farhågor erkänns som ogrundade. Den engelske teoretiska fysikern Adrian Kent publicerade en vetenskaplig artikel som kritiserade de säkerhetsstandarder som antagits av CERN, eftersom den förväntade skadan, det vill säga produkten av sannolikheten för en händelse med antalet offer, enligt hans åsikt är oacceptabel. Den maximala övre gränsen för sannolikheten för ett katastrofscenario vid LHC är dock 10 -31.

Huvudargumenten för det ogrundade i katastrofscenarier inkluderar hänvisningar till det faktum att jorden, månen och andra planeter ständigt bombarderas av strömmar av kosmiska partiklar med mycket högre energier. Den framgångsrika driften av tidigare idriftsatta acceleratorer nämns också, inklusive den relativistiska tunga jonkollideraren RHIC vid Brookhaven. Möjligheten av bildandet av mikroskopiska svarta hål förnekas inte av CERN-specialister, men det sägs att i vårt tredimensionella utrymme kan sådana objekt endast uppträda vid energier som är 16 storleksordningar större än energin hos strålarna i LHC. Hypotetiskt kan mikroskopiska svarta hål dyka upp i experiment vid LHC i förutsägelser av teorier med ytterligare rumsliga dimensioner. Sådana teorier har ännu inte någon experimentell bekräftelse. Men även om svarta hål skapas av partikelkollisioner vid LHC, förväntas de vara extremt instabila på grund av Hawking-strålning och kommer att avdunsta nästan omedelbart som vanliga partiklar.

Den 21 mars 2008 lämnades en stämningsansökan av Walter Wagner in i den federala distriktsdomstolen i Hawaii (USA). Walter L. Wagner) och Luis Sancho (eng. Luis Sancho), där de, anklagar CERN för att försöka åstadkomma världens undergång, kräver att uppskjutningen av kollideren ska förbjudas tills dess säkerhet är garanterad.

Jämförelse med naturliga hastigheter och energier

Acceleratorn är utformad för att kollidera med partiklar som hadroner och atomkärnor. Det finns dock naturliga partiklar vars hastighet och energi är mycket högre än i kollideren (se: Zevatron). Sådana naturliga partiklar upptäcks i kosmiska strålar. Jordens yta är delvis skyddad från dessa strålar, men när de passerar genom atmosfären kolliderar kosmiska strålpartiklar med atomer och luftmolekyler. Som ett resultat av dessa naturliga kollisioner skapas många stabila och instabila partiklar i jordens atmosfär. Som ett resultat har det funnits en naturlig bakgrundsstrålning på planeten i många miljoner år. Samma sak (kollision av elementarpartiklar och atomer) kommer att hända i LHC, men med lägre hastigheter och energier, och i mycket mindre kvantiteter.

Mikroskopiska svarta hål

Om svarta hål kan skapas under kollisionen av elementarpartiklar, kommer de också att sönderfalla till elementarpartiklar, i enlighet med principen om CPT-invarians, som är en av de mest grundläggande principerna inom kvantmekaniken.

Vidare, om hypotesen om förekomsten av stabila svarta mikrohål var korrekt, skulle de bildas i stora mängder som ett resultat av bombarderingen av jorden av kosmiska elementarpartiklar. Men de flesta av de högenergielementarpartiklar som kommer från rymden har en elektrisk laddning, så vissa svarta hål skulle vara elektriskt laddade. Dessa laddade svarta hål skulle fångas av jordens magnetfält och, om de verkligen var farliga, skulle de ha förstört jorden för länge sedan. Schwimmer-mekanismen som gör svarta hål elektriskt neutrala är väldigt lik Hawking-effekten och kan inte fungera om Hawking-effekten inte fungerar.

Dessutom skulle alla svarta hål, laddade eller elektriskt neutrala, fångas upp av vita dvärgar och neutronstjärnor (som liksom jorden bombarderas av kosmisk strålning) och förstöra dem. Som ett resultat skulle livslängden för vita dvärgar och neutronstjärnor vara mycket kortare än vad som faktiskt observeras. Dessutom skulle kollapsande vita dvärgar och neutronstjärnor sända ut ytterligare strålning som faktiskt inte observeras.

Slutligen, teorier med ytterligare rumsliga dimensioner som förutsäger uppkomsten av mikroskopiska svarta hål motsäger inte experimentella data endast om antalet ytterligare dimensioner är minst tre. Men med så många extra dimensioner måste det gå miljarder år innan det svarta hålet orsakar någon betydande skada på jorden.

Strapelki

De motsatta åsikterna har Eduard Boos, doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper från forskningsinstitutet för kärnfysik vid Moscow State University, som förnekar uppkomsten av makroskopiska svarta hål vid LHC, och därför "maskhål" och tidsresor.

Anteckningar

1. Den ultimata guiden till LHC (engelska) S. 30.
2. LHC: Nyckelfakta. "Element av stor vetenskap." Hämtad 15 september 2008.
3. Tevatron Electroweak Working Group, Top Subgroup
4. LHC-synkroniseringstestet lyckades
5. Det andra testet av injektionssystemet klarade med avbrott, men uppnådde sitt mål. "Elements of Big Science" (24 augusti 2008). Hämtad 6 september 2008.
6. LHC milstolpedagen börjar snabbt
7. Första strålen i LHC - accelererande vetenskap.
8. Uppdraget slutfört för LHC-laget. physicsworld.com. Hämtad 12 september 2008.
9. En stabilt cirkulerande stråle avfyras vid LHC. "Elements of Big Science" (12 september 2008). Hämtad 12 september 2008.
10. En olycka vid Large Hadron Collider försenar experiment på obestämd tid. "Elements of Big Science" (19 september 2008). Hämtad 21 september 2008.
11. Large Hadron Collider kommer inte att återupptas förrän till våren - CERN. RIA Novosti (23 september 2008). Hämtad 25 september 2008.
12. http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html
13. https://edms.cern.ch/file/973073/1/Report_on_080919_incident_at_LHC__2_.pdf
14. https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/inauguration/index.html
15. Reparation av skadade magneter kommer att bli mer omfattande än man tidigare trott. "Elements of big science" (9 november 2008). Hämtad 12 november 2008.
16. Schema för 2009. "Elements of Big Science" (18 januari 2009). Hämtad 18 januari 2009.
17. CERN pressmeddelande
18. Operationsplanen för Large Hadron Collider för 2009-2010 har godkänts. "Elements of Big Science" (6 februari 2009). Hämtad 5 april 2009.
19. LHC-experimenten.
20. "Pandoras ask" öppnas. Vesti.ru (9 september 2008). Hämtad 12 september 2008.
21. Potentialen för fara i experiment med partikelkollider
22. Dimopoulos S., Landsberg G. Black Holes at the Large Hadron Collider (engelska) Phys. Varv. Lett. 87 (2001)
23. Blaizot J.-P. et al. Studie av potentiellt farliga händelser under tunga jonkollisioner vid LHC.
24. Genomgång av säkerheten vid LHC-kollisioner LHC Safety Assessment Group
25. En kritisk granskning av riskerna med acceleratorer. Proza.ru (23 maj 2008). Hämtad 17 september 2008.
26. Vad är sannolikheten för katastrof vid LHC?
27. Domedag
28. Att be en domare att rädda världen, och kanske en hel del mer
29. Förklara varför LHC kommer att vara säker
30. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-es.pdf (spanska)
31. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-de.pdf (tyska)
32. http://environmental-impact.web.cern.ch/environmental-impact/Objects/LHCSafety/LSAGSummaryReport2008-fr.pdf (franska)
33. H. Heiselberg. Sållning i kvargdroppar // Fysisk granskning D. - 1993. - T. 48. - Nr. 3. - P. 1418-1423. DOI:10.1103/PhysRevD.48.1418
34. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stabiliteten hos konstiga stjärnskorpor och strumpor // American Physical Society. Fysisk granskning D. - 2006. - T. 73, 114016.

Var finns Large Hadron Collider?

År 2008 slutförde CERN (European Council for Nuclear Research) konstruktionen av en superkraftig partikelaccelerator som heter Large Hadron Collider. På engelska: LHC – Large Hadron Collider. CERN är en internationell mellanstatlig vetenskaplig organisation som grundades 1955. Faktum är att det är världens främsta laboratorium inom områdena högenergi, partikelfysik och solenergi. Ett 20-tal länder är medlemmar i organisationen.

Varför behövs Large Hadron Collider?

I närheten av Genève skapades en ring av supraledande magneter för att accelerera protoner i en 27 kilometer lång (26 659 m) cirkulär betongtunnel. Det förväntas att acceleratorn inte bara kommer att hjälpa till att tränga in i materiens mikrostrukturs mysterier, utan också göra det möjligt att avancera i sökandet efter ett svar på frågan om nya energikällor i materiens djup.

För detta ändamål, samtidigt med konstruktionen av själva acceleratorn (som kostar över 2 miljarder dollar), skapades fyra partikeldetektorer. Av dessa är två stora universella (CMS och ATLAS) och två är mer specialiserade. Den totala kostnaden för detektorerna närmar sig också 2 miljarder dollar. Över 150 institut från 50 länder, inklusive ryska och vitryska, deltog i vart och ett av de stora CMS- och ATLAS-projekten.

Jakten på den svårfångade Higgs-bosonen

Hur fungerar hadronkollideracceleratorn? Collideren är den största protonacceleratorn som arbetar på kolliderande strålar. Som ett resultat av accelerationen kommer var och en av strålarna att ha en energi i laboratoriesystemet på 7 teraelektronvolt (TeV), det vill säga 7x1012 elektronvolt. När protoner kolliderar bildas många nya partiklar som kommer att registreras av detektorer. Efter att ha analyserat de sekundära partiklarna kommer de erhållna uppgifterna att hjälpa till att svara på grundläggande frågor som berör forskare som är involverade i mikrovärldsfysik och astrofysik. Bland huvudfrågorna är den experimentella upptäckten av Higgs-bosonen.

Det nu berömda Higgs-bosonet är en hypotetisk partikel som är en av huvudkomponenterna i den så kallade klassiska standardmodellen av elementarpartiklar. Uppkallad efter den brittiske teoretikern Peter Higgs, som förutspådde dess existens 1964. Higgs-bosoner, som är kvanta av Higgs-fältet, tros vara relevanta för grundläggande frågor inom fysiken. I synnerhet till konceptet om ursprunget för massorna av elementarpartiklar.

Den 2-4 juli 2012 avslöjade en serie kolliderexperiment en viss partikel som kan korreleras med Higgs-bosonen. Dessutom bekräftades uppgifterna när de mättes av både ATLAS-systemet och CMS-systemet. Det pågår fortfarande debatt om huruvida den ökända Higgs-bosonen verkligen har upptäckts, eller om det är en annan partikel. Faktum är att det upptäckta bosonet är det tyngsta som någonsin upptäckts. Världens ledande fysiker inbjöds att lösa den grundläggande frågan: Gerald Guralnik, Carl Hagen, Francois Englert och Peter Higgs själv, som teoretiskt underbyggde existensen av en boson som döptes till hans ära redan 1964. Efter att ha analyserat datamatrisen tenderar studiedeltagarna att tro att Higgs-bosonen verkligen har upptäckts.

Många fysiker hoppades att studien av Higgs-bosonen skulle avslöja "anomalier" som skulle leda till att man pratade om den så kallade "nya fysiken". I slutet av 2014 hade dock nästan hela datauppsättningen som samlats under de föregående tre åren som ett resultat av experiment vid LHC bearbetats, och inga spännande avvikelser (med undantag för enstaka fall) identifierades. I själva verket visade det sig att tvåfotonförfallet av den ökända Higgs-bosonen visade sig vara, enligt forskarna, "för standard". De experiment som planeras till våren 2015 kan dock överraska vetenskapsvärlden med nya upptäckter.

Inte bara en boson

Jakten på Higgs-bosonen är inte målet i sig för ett jätteprojekt. Det är också viktigt för forskare att söka efter nya typer av partiklar som gör det möjligt att bedöma naturens enhetliga interaktion i ett tidigt skede av universums existens. Forskare särskiljer nu fyra grundläggande interaktioner av naturen: stark, elektromagnetisk, svag och gravitation. Teorin antyder att det i universums tidiga skeden kan ha funnits en enda kraft. Om nya partiklar upptäcks kommer denna version att bekräftas.

Fysiker är också oroade över partikelmassans mystiska ursprung. Varför har partiklar massa överhuvudtaget? Och varför har de sådana massor och inte andra? Här menar vi förresten alltid formeln E=mc². Alla materiella föremål har energi. Frågan är hur man släpper den. Hur skapar man teknologier som gör att det kan frigöras från ett ämne med maximal effektivitet? Detta är den huvudsakliga energifrågan idag.

Med andra ord kommer projektet Large Hadron Collider att hjälpa forskare att hitta svar på grundläggande frågor och utöka kunskapen om mikrokosmos och därmed om universums ursprung och utveckling.

Bidrag från vitryska och ryska forskare och ingenjörer till skapandet av LHC

Under byggfasen vände sig europeiska partners från CERN till en grupp vitryska forskare med seriös erfarenhet inom detta område för att ta del av skapandet av detektorer för LHC redan från början av projektet. I sin tur bjöd vitryska forskare in kollegor från Joint Institute for Nuclear Research från vetenskapsstaden Dubna och andra ryska institut att samarbeta. Specialister som ett enda team började arbeta med den så kallade CMS-detektorn - "Compact Muon Solenoid". Den består av många komplexa delsystem, vart och ett utformat för att utföra specifika uppgifter, och tillsammans tillhandahåller de identifiering och noggrann mätning av energierna och avgångsvinklarna för alla partiklar som produceras under protonkollisioner vid LHC.

Vitryska-ryska specialister deltog också i skapandet av ATLAS-detektorn. Detta är en 20 m hög installation som kan mäta partikelbanor med hög noggrannhet: upp till 0,01 mm. De känsliga sensorerna inuti detektorn innehåller cirka 10 miljarder transistorer. Det prioriterade målet med ATLAS-experimentet är att upptäcka Higgs-bosonen och studera dess egenskaper.

Utan överdrift gav våra forskare ett betydande bidrag till skapandet av CMS- och ATLAS-detektorerna. Några viktiga komponenter tillverkades vid Minsk Machine-Building Plant uppkallad efter. Oktoberrevolutionen (MZOR). I synnerhet änd-face hadron-kalorimetrar för CMS-experimentet. Dessutom producerade anläggningen mycket komplexa element i det magnetiska systemet i ATLAS-detektorn. Dessa är stora produkter som kräver speciell metallbearbetningsteknik och ultraprecisionsbearbetning. Enligt CERNs tekniker genomfördes beställningarna på ett briljant sätt.

"Individernas bidrag till historien" kan inte heller underskattas. Till exempel är ingenjörskandidat för tekniska vetenskaper Roman Stefanovich ansvarig för ultraprecisionsmekanik i CMS-projektet. De säger till och med skämtsamt att utan honom hade CMS inte byggts. Men allvarligt talat kan vi säga ganska bestämt: utan den hade monterings- och idrifttagningstiden med den kvalitet som krävs inte uppfyllts. En annan av våra elektronikingenjörer, Vladimir Chekhovsky, som har klarat en ganska svår tävling, felsöker idag elektroniken i CMS-detektorn och dess myonkammare.

Våra forskare är involverade både i lanseringen av detektorer och i laboratoriedelen, i deras drift, underhåll och uppdatering. Forskare från Dubna och deras vitryska kollegor tar fullt ut sina platser i den internationella fysikgemenskapen CERN, som arbetar för att få ny information om materiens djupa egenskaper och struktur.

Video

Recension från Simple Science-kanalen, som tydligt visar principen för acceleratorns drift:

Recension från uanaal Galileo:

Hadron Collider lansering 2015:

Var finns Large Hadron Collider?

År 2008 slutförde CERN (European Council for Nuclear Research) konstruktionen av en superkraftig partikelaccelerator som heter Large Hadron Collider. På engelska: LHC – Large Hadron Collider. CERN är en internationell mellanstatlig vetenskaplig organisation som grundades 1955. Faktum är att det är världens främsta laboratorium inom områdena högenergi, partikelfysik och solenergi. Ett 20-tal länder är medlemmar i organisationen.

Varför behövs Large Hadron Collider?

I närheten av Genève skapades en ring av supraledande magneter för att accelerera protoner i en 27 kilometer lång (26 659 m) cirkulär betongtunnel. Det förväntas att acceleratorn inte bara kommer att hjälpa till att tränga in i materiens mikrostrukturs mysterier, utan också göra det möjligt att avancera i sökandet efter ett svar på frågan om nya energikällor i materiens djup.

För detta ändamål, samtidigt med konstruktionen av själva acceleratorn (som kostar över 2 miljarder dollar), skapades fyra partikeldetektorer. Av dessa är två stora universella (CMS och ATLAS) och två är mer specialiserade. Den totala kostnaden för detektorerna närmar sig också 2 miljarder dollar. Över 150 institut från 50 länder, inklusive ryska och vitryska, deltog i vart och ett av de stora CMS- och ATLAS-projekten.

Jakten på den svårfångade Higgs-bosonen

Hur fungerar hadronkollideracceleratorn? Collideren är den största protonacceleratorn som arbetar på kolliderande strålar. Som ett resultat av accelerationen kommer var och en av strålarna att ha en energi i laboratoriesystemet på 7 teraelektronvolt (TeV), det vill säga 7x1012 elektronvolt. När protoner kolliderar bildas många nya partiklar som kommer att registreras av detektorer. Efter att ha analyserat de sekundära partiklarna kommer de erhållna uppgifterna att hjälpa till att svara på grundläggande frågor som berör forskare som är involverade i mikrovärldsfysik och astrofysik. Bland huvudfrågorna är den experimentella upptäckten av Higgs-bosonen.

Det nu berömda Higgs-bosonet är en hypotetisk partikel som är en av huvudkomponenterna i den så kallade klassiska standardmodellen av elementarpartiklar. Uppkallad efter den brittiske teoretikern Peter Higgs, som förutspådde dess existens 1964. Higgs-bosoner, som är kvanta av Higgs-fältet, tros vara relevanta för grundläggande frågor inom fysiken. I synnerhet till konceptet om ursprunget för massorna av elementarpartiklar.

Den 2-4 juli 2012 avslöjade en serie kolliderexperiment en viss partikel som kan korreleras med Higgs-bosonen. Dessutom bekräftades uppgifterna när de mättes av både ATLAS-systemet och CMS-systemet. Det pågår fortfarande debatt om huruvida den ökända Higgs-bosonen verkligen har upptäckts, eller om det är en annan partikel. Faktum är att det upptäckta bosonet är det tyngsta som någonsin upptäckts. Världens ledande fysiker inbjöds att lösa den grundläggande frågan: Gerald Guralnik, Carl Hagen, Francois Englert och Peter Higgs själv, som teoretiskt underbyggde existensen av en boson som döptes till hans ära redan 1964. Efter att ha analyserat datamatrisen tenderar studiedeltagarna att tro att Higgs-bosonen verkligen har upptäckts.

Många fysiker hoppades att studien av Higgs-bosonen skulle avslöja "anomalier" som skulle leda till att man pratade om den så kallade "nya fysiken". I slutet av 2014 hade dock nästan hela datauppsättningen som samlats under de föregående tre åren som ett resultat av experiment vid LHC bearbetats, och inga spännande avvikelser (med undantag för enstaka fall) identifierades. I själva verket visade det sig att tvåfotonförfallet av den ökända Higgs-bosonen visade sig vara, enligt forskarna, "för standard". De experiment som planeras till våren 2015 kan dock överraska vetenskapsvärlden med nya upptäckter.

Inte bara en boson

Jakten på Higgs-bosonen är inte målet i sig för ett jätteprojekt. Det är också viktigt för forskare att söka efter nya typer av partiklar som gör det möjligt att bedöma naturens enhetliga interaktion i ett tidigt skede av universums existens. Forskare särskiljer nu fyra grundläggande interaktioner av naturen: stark, elektromagnetisk, svag och gravitation. Teorin antyder att det i universums tidiga skeden kan ha funnits en enda kraft. Om nya partiklar upptäcks kommer denna version att bekräftas.

Fysiker är också oroade över partikelmassans mystiska ursprung. Varför har partiklar massa överhuvudtaget? Och varför har de sådana massor och inte andra? Här menar vi förresten alltid formeln E=mc². Alla materiella föremål har energi. Frågan är hur man släpper den. Hur skapar man teknologier som gör att det kan frigöras från ett ämne med maximal effektivitet? Detta är den huvudsakliga energifrågan idag.

Med andra ord kommer projektet Large Hadron Collider att hjälpa forskare att hitta svar på grundläggande frågor och utöka kunskapen om mikrokosmos och därmed om universums ursprung och utveckling.

Bidrag från vitryska och ryska forskare och ingenjörer till skapandet av LHC

Under byggfasen vände sig europeiska partners från CERN till en grupp vitryska forskare med seriös erfarenhet inom detta område för att ta del av skapandet av detektorer för LHC redan från början av projektet. I sin tur bjöd vitryska forskare in kollegor från Joint Institute for Nuclear Research från vetenskapsstaden Dubna och andra ryska institut att samarbeta. Specialister som ett enda team började arbeta med den så kallade CMS-detektorn - "Compact Muon Solenoid". Den består av många komplexa delsystem, vart och ett utformat för att utföra specifika uppgifter, och tillsammans tillhandahåller de identifiering och noggrann mätning av energierna och avgångsvinklarna för alla partiklar som produceras under protonkollisioner vid LHC.

Vitryska-ryska specialister deltog också i skapandet av ATLAS-detektorn. Detta är en 20 m hög installation som kan mäta partikelbanor med hög noggrannhet: upp till 0,01 mm. De känsliga sensorerna inuti detektorn innehåller cirka 10 miljarder transistorer. Det prioriterade målet med ATLAS-experimentet är att upptäcka Higgs-bosonen och studera dess egenskaper.

Utan överdrift gav våra forskare ett betydande bidrag till skapandet av CMS- och ATLAS-detektorerna. Några viktiga komponenter tillverkades vid Minsk Machine-Building Plant uppkallad efter. Oktoberrevolutionen (MZOR). I synnerhet änd-face hadron-kalorimetrar för CMS-experimentet. Dessutom producerade anläggningen mycket komplexa element i det magnetiska systemet i ATLAS-detektorn. Dessa är stora produkter som kräver speciell metallbearbetningsteknik och ultraprecisionsbearbetning. Enligt CERNs tekniker genomfördes beställningarna på ett briljant sätt.

"Individernas bidrag till historien" kan inte heller underskattas. Till exempel är ingenjörskandidat för tekniska vetenskaper Roman Stefanovich ansvarig för ultraprecisionsmekanik i CMS-projektet. De säger till och med skämtsamt att utan honom hade CMS inte byggts. Men allvarligt talat kan vi säga ganska bestämt: utan den hade monterings- och idrifttagningstiden med den kvalitet som krävs inte uppfyllts. En annan av våra elektronikingenjörer, Vladimir Chekhovsky, som har klarat en ganska svår tävling, felsöker idag elektroniken i CMS-detektorn och dess myonkammare.

Våra forskare är involverade både i lanseringen av detektorer och i laboratoriedelen, i deras drift, underhåll och uppdatering. Forskare från Dubna och deras vitryska kollegor tar fullt ut sina platser i den internationella fysikgemenskapen CERN, som arbetar för att få ny information om materiens djupa egenskaper och struktur.

Video

Recension från Simple Science-kanalen, som tydligt visar principen för acceleratorns drift:

Recension från uanaal Galileo:

Hadron Collider lansering 2015:

Många har redan, på ett eller annat sätt, hört termen "Large Hadron Collider". Av dessa ord är bara ordet "stor" bekant för gemene man. Men vad är det egentligen? Och är det möjligt för en blottad dödlig att bemästra denna fysiska term?

Large Hadron Collider (LHC) är en anläggning för fysiker att experimentera med elementarpartiklar. Enligt formuleringen är LHC en accelerator av laddade partiklar med hjälp av kolliderande strålar, designad för att accelerera tunga joner och protoner och studera kollisionsprodukter. Med andra ord, forskare kolliderar atomer och ser sedan vad som kommer ut ur det.

För närvarande är detta den största experimentella installationen i världen. Storleken på denna installation kan jämföras med en stad med en diameter på nästan 27 kilometer, som ligger på hundra meters djup. Denna installation ligger nära Genève och kostade 10 miljarder dollar att bygga.

En av huvuduppgifterna för LHC-installationen (enligt forskare) är sökandet efter Higgs-bosonen. Återigen, med enkla ord, är detta ett försök att hitta partikeln som är ansvarig för närvaron av massa.

Parallellt med detta genomförs sökexperiment vid kollideren:

— partiklar utanför "standardmodellen",

— magnetiska monopoler (partiklar med magnetfält),

— även studiet av kvantgravitation och studiet av mikroskopiska hål pågår.

Dessa "mikroskopiska svarta hål" och ge inte många människor frid. Dessutom är inte bara de för vilka bekantskapen med fysik slutade i skolan oroliga, utan också de som fortsätter att studera det på en professionell nivå.

Vad ett svart hål är vet alla, både från skolan och från science fiction-historier och filmer. Många (inklusive forskare) oroar sig för att sådana experiment, av vilka några är utformade för att försöka återskapa "big bang" (efter vilken, enligt teorin, universum uppstod) kommer att leda till en oundviklig kollaps av hela planeten.

Forskare försäkrar att det inte finns någon fara från dessa experiment. Men det finns ytterligare ett faktum som vetenskapens ljuskällor aldrig tar hänsyn till. Vi pratar om vapen.

Varje normal vetenskapsman, som gör en upptäckt eller uppfinner något, gör det i två syften. Det första målet är att hjälpa världen att leva bättre, och det andra, mindre humant, men mänskligt, är att bli berömd.

Men av någon anledning tar alla uppfinningar (utan överdrift) sin plats i skapandet av verktyg för att döda samma mänsklighet och kända vetenskapsmän. Även upptäckter som har blivit vanliga för oss (radio, mekaniska motorer, satellit-tv, etc.), för att inte tala om atomenergi, har tagit sin plats i försvarsindustrin.

Under 2016 planerar de i Moskva-regionen att lansera en installation som liknar den europeiska LHC. Men den ryska installationen, till skillnad från sin "storebror", måste faktiskt återskapa "big bang" i liten skala.

Och vem kommer att garantera att grannlandet Moskva (och med det jorden) inte kommer att bli stamfadern till ett nytt "svart hål" i det stora universum?